Journal of Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회 논문집)

Korean Society of Steel Construction (한국강구조학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on Repair/ Retrofit for Deteriorations of Steel Bridge -Behavior Characteristics of Welded Joint Part of Flange and Repair/Retrofit of Fatigue Crack in Railway Steel Bridge-

강철도교 열화현상에 관한 보수/보강 연구 -강철도교의 플랜지 용접이음부의 거동 특성 및 피로균열 보수보강-

  • 경갑수 (한국해양대학교, 건설공학과) ;
  • 이성진 (한국해양대학교, 건설공학과) ;
  • 박진은 (나고야대학 사회기반공학과) ;
  • 차철준 (한국시설안전공단 고속도로팀)
  • Received : 2012.10.31
  • Accepted : 2012.11.30
  • Published : 2012.12.27
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Since railway bridge frequently have a chance of passing train load close to design load, it is necessary to reflect sufficiently fatigue property in early design phase for many structural details. Nevertheless fatigue cracks are reported partly in deck plate girder of railway steel bridge because of the weight and arrangement of axial load acting on railway bridge, the application of improper structural details for fatigue problem etc.. One of main cause for fatigue crack at the welded part of upper flange and web is caused by the eccentricity action of train load due to the difference of center to center spacing between the main girder supporting sleeper and the rail acting train load. For the existing deck plate girder of railway steel bridge, in this study, field survey, field measurement and a series of structural analysis were performed. In addition, the characteristics of structural behavior, the causes and repair/ retrofit of fatigue crack were examined in the target bridge.

철도교는 일반적으로 설계하중에 근접한 열차하중이 빈번하게 통과할 가능성이 있으므로, 초기설계단계부터 여러 구조상세에 대해 피로특성을 충분한 반영하는 것이 필요하다. 그럼에도 불구하고 철도교에 작용하는 축하중의 크기 및 배치 특성, 피로에 대한 부적절한 구조상세의 적용 등으로 인하여 강철도 플레이트거더교에서 부분적으로 피로균열이 보고되고 있다. 상부플랜지와 복부의 용접이음부에서의 피로균열의 주요 발생 원인의 하나는 침목을 지지하는 주거더와 열차하중이 작용되는 레일과의 중심간격 차이에 따른 열차하중의 편심작용에 의한 것이다. 이 연구에서는 공용중인 강철도 상로플레이트거더교를 대상으로 현장조사 및 현장계측, 일련의 구조해석을 실시하고, 대상교량의 구조거동 특성 및 피로균열의 발생 원인의 규명, 보수 보강(안)에 대하여 검토하였다.

Keywords

References

  1. 경갑수, 이준석, 최일윤, 홍성욱(2002) 국내 강철도교의 열화손상 사례분석, 2002년도 학술대회발표집, 한국강구조학회, pp.32-40. Kyung, K.S., Lee, J.S., Chou, I.Y. and Hong, S.W. (2002) A Case Study on the deteriorations of Steel Railway Bridges in Domestics, Proceedings of Annual Conference Korean Society of Steel Construction, KSSC, pp.32-40 (in Korean).
  2. 한국철도시설공단(2012) Http://www.kr.or.kr/info/board/PropertyV.do. Korea Railway Network Authority(2012) Http:// www.kr.or.kr/info/board/PropertyV.do.
  3. 경갑수, 최일윤, 이준석, 이희현, 이준호(2005) 국내 강철도교의 피로특성, 2005년도 학술발표대회논문집, 한국철도학회, pp.89-96. Kyung, K.S., Choi, I.Y., Lee, J.S., Lee, H.H., and Lee, J.H. (2005) Fatigue Characteristics of Steel Railway Bridges, Proceedings of Annual Conference Korean Society for Railway, KSR, pp.89-96 (in Korean)
  4. 김주우, 정희영(2012) Full-scale 실험 모드해석을 이용한 노후화된 철도판형고의 진동특성, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, Vol. 24, No. 1, pp.119-128. Kim, J.W. and Jung, H.Y. (2005) Vibrational Characteristics of the Deteriorated Railway Plate Girder Bridge by Full-scale Experimental Modal Analysis, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol. 24, No. 1, pp.119-128 (in Korean). https://doi.org/10.7781/kjoss.2012.24.1.119
  5. 장석윤 외 8인(1995) 당산철교 현안에 관한 좌담회, 강구조학회지, 한국강구조학회, Vol. 7, No. 4, pp.5-14. Chang, S.T. et al. (1995) Discussion of Current Issu of Dandsan Bridge, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol. 7 No. 4, pp.5-14 (in Korean).
  6. 박용천, 용환선, 김석태(1997) 강철도교 바닥틀구조에서 Coped beam의 피로거동, 1997년도 학술대회 발표집, 대한토목학회, pp.121-124. Park, Y.C., Yong, H.W., and Kim, S.T. (1997), Fatigue Behavior of Coped Beam in the Floor System of Steel Railway Bridge, Proceedings of Annual Conference Korean Society of Civil Engineers, KSCE, pp.121-124 (in Korean).
  7. 조재병, 경갑수, 홍성욱, 국순승, 홍준형(2003) 구 당산 철교 판형교 세로보의 피로균열에 대한 시뮬레이션, 2003년도 학술대회발표집, 한국강구조학회, pp.74-80. Jo, J.B., Kyung, K.S., Lee, Hong, S.W., Kook, S.S,, and Hong, J.H. (2002) Simulation of Fatigue Crack Propagation at the Coped Stringers of the Old Dangsan Subway Bridge, Proceedings of Annual Conference Korean Society of Steel Construction, KSSC, pp.74-84 (in Korean)
  8. 이광일, 심낙훈, 정시윤, 박영석(2006) 강철도교 연결부의 세로보 절취부 형상에 따른 정적거동에 관한 실험적 연구, 2006년도정기학술대회논문집, 대한토목학회, pp.2307-2310. Li, G.R., Shim, N.H., Chung, S.Y., and Park, Y.S. (2006) An Experimental Study on the Static Behavior of Type of Coped Stringer in Steel Railway Bridge, Proceedings of Annual Conference Korean Society of Civil Engineers, KSCE, pp.2307-2310 (in Korean).
  9. 황윤국, 장동일(1997) 절취부를 갖는 세로보의 피로거동과 보수.보강에 관한 연구(I)-정적거동 및 피로거동의 실험적 고찰-, 한국강구조학회논문집, 한국강구조학회, Vol. 9, No. 3, pp.363-375. Hwang, Y.K. and Chang, D.I. (1997) Study on Fatigue Behavior and Rehabilitation of Stringer with Coped Section(I)-Experimental Study on Static and Fatigue Behavior-, Journal of Korean Society of Steel Construction, KSSC, Vol. 9, No. 3, pp.363-375 (in Korean).
  10. 이성진, 경갑수, 박진은, 이준호(2009) 강철도 플레이트 거더교 용접구조상세의 피로균열 평가 및 보수보강, 2009년 추계학술대회논문집, 한국철도학회, pp.379-384 Kyung, K.S., Lee, S.J., Kyung. K.S., Park, J.E., and Lee, J.H. (2009) Evaluation and Repair/ Retrofit of Fatigue Crack for Welded Details of Plate Girder of Railway Steel Bridge, Proceedings of Autumn Annual Conference Korean Society for Railway, KSR, pp.379-384 (in Korean).
  11. 이성진, 경갑수, 박진은, 이상학(2011) 강철도교에서 상부플랜지와 수직보강재 용접연결부의 피로균열에 대한 보강방안의 타당성 평가, 2011년도 학술발표대회논문집, 한국강구조학회, pp.257-258. Lee, S.J., Kyung, K.S., Park, J.E., and Lee, S.H. (2011) Feasibility Evaluation of Retrofitting Method by Fatigue Crack of Welded Joint of Upper Flange and Vertical Stiffener at Steel Railway Bridge, Proceedings of Annual Conference Korean Society of Steel Construction, KSSC, pp.257-258 (in Korean).
  12. 건설교통부, 대한토목학회(2004) 철도설계기준(철도교편) Ministry of Construction and Transportation, Korean Society of Civil Engineers (2004), Railway Bridge design Criteria (in Korean).
  13. 이희현, 전준창, 경갑수(2007) 강합성 거더교의 피로설계용 충격계수의 제안, 대한토목학회논문집 대한토목학회, Vol. 27, No. 6A, pp.777-788. Lee, H.H., Jeon, J.C., and Kyung, K.S. (2009) Suggestion of Impact Factor for Fatigue Design of Steel Girder Bridge, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, KSCE, Vol. 27, No. 6A, pp.777-788 (in Korean).
  14. Lee, H.H., Jeon, J.C., and Kyung, K.S. (2012) Determination of a reasonable impact factor for fatigue investigation of simple steel plate girder railway bridges, Engineering structure, Vol. 36, pp.316-324. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.12.021
  15. AASHTO (2007) LRFD Bridge design specifications, Si Units, 4th edition
  16. Japan Road Association (2002) Fatigue design guide of steel highway bridges, Maruzen (in Japanese).
  17. MIDAS Civil Version 7.2 (2011)
  18. IIW (1993) Recommendations concerning stress determination for fatigue analysis of welded components, Wiley-Interscience.
  19. Abe, H., Wada, T., Ishiguro, K., and Iwashita, N. (1993) Twist Fatigue of Neck-weld of Raileay Girders, Journal of Structural Engineering A, Vol. 39, No. 3, pp.959-970 (in Japanese).

Cited by

  1. Fatigue Crack Optimum Management Using Multi-Step Optimization Integrating Inspection Information vol.30, pp.5, 2018, https://doi.org/10.7781/kjoss.2018.30.5.237
  2. 실 통행열차에 의한 강박스거더 교량의 동적응답에 대한 확률론적 분석 vol.28, pp.3, 2012, https://doi.org/10.7781/kjoss.2016.28.3.163
  3. 지점부 부재의 부식손상에 따른 강거더 단부 지압강도 평가 vol.21, pp.5, 2012, https://doi.org/10.11112/jksmi.2017.21.5.074